專利名稱：使用微處理單元的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，且特別有關(guān)于一種使用微處理單元(microcontroller)來控制風(fēng)扇馬達的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置。
背景技術(shù)：
公知的風(fēng)扇控制系統(tǒng)，一般而言，依照所需的不同功能，可使用不同的各種電路組件組合而成的復(fù)雜電路來進行控制。舉例而言，圖1a、圖1b、圖1c、圖2a以及圖2b表示各種不同功能的公知風(fēng)扇控制系統(tǒng)。以下分別說明這些公知的風(fēng)扇控制系統(tǒng)。
首先，公知的風(fēng)扇控制系統(tǒng)可以用來控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。例如，圖1a是表示公知風(fēng)扇控制系統(tǒng)中以外部可變直流電壓信號控制的示意圖。圖1a中的風(fēng)扇500接收一操作電壓Vcc，且使用一比較器520來產(chǎn)生脈沖調(diào)制(PulseWidth Modulation，PWM)信號。如圖1a所示，比較器520分別接收外部可變的0～5V直流電壓信號輸入以及一三角波信號輸入，而根據(jù)該可變直流電壓的值與三角波比較后決定所產(chǎn)生的PWM信號，通過開關(guān)590輸出至風(fēng)扇驅(qū)動電路510，以決定該風(fēng)扇馬達的轉(zhuǎn)速。
同樣用來控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的狀況，也可如圖1b所示，表示公知風(fēng)扇控制系統(tǒng)中以熱敏電阻的可變電壓信號控制。與圖1a類似，圖1b中的風(fēng)扇500接收一操作電壓Vcc，且同樣使用一比較器520來產(chǎn)生PWM信號。如圖1b所示，比較器520分別接收三角波信號輸入以及由操作電壓Vcc經(jīng)由一熱敏電阻530與固定的電阻540的分壓操作而產(chǎn)生的可變電壓信號輸入，而根據(jù)該可變電壓的值與三角波比較后決定所產(chǎn)生的PWM信號，通過開關(guān)590輸出至風(fēng)扇驅(qū)動電路510，以決定該風(fēng)扇馬達的轉(zhuǎn)速。
另外，控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速時，輸入的信號也可不為電壓信號形式，而如圖1c所示，以外部PWM信號輸入而控制風(fēng)扇500。圖1c中，風(fēng)扇500同樣接收一操作電壓Vcc；而外部PWM信號輸入經(jīng)由電路組件，例如電阻542，而轉(zhuǎn)換為一內(nèi)部PWM信號，通過開關(guān)590輸出至風(fēng)扇驅(qū)動電路510，以決定該風(fēng)扇馬達的轉(zhuǎn)速。
除了控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速以外，公知風(fēng)扇控制系統(tǒng)也可通過風(fēng)扇馬達轉(zhuǎn)子位置控制等方法，來達到例如慢速啟動(軟啟動)，或是特殊的轉(zhuǎn)速變化與檢測等操作。例如，圖2a是表示公知風(fēng)扇控制系統(tǒng)中以風(fēng)扇驅(qū)動IC驅(qū)動風(fēng)扇馬達的示意圖。其中，風(fēng)扇500同樣接收一操作電壓Vcc；同時，風(fēng)扇馬達的線圈570由風(fēng)扇驅(qū)動IC(風(fēng)扇驅(qū)動電路)510來控制，配合磁場感應(yīng)組件，例如圖2a中的霍爾組件560，以及電容550等組件，來控制風(fēng)扇馬達轉(zhuǎn)子的位置，以進行慢速啟動(軟啟動)或是特殊的轉(zhuǎn)速變化與檢測等操作。同樣的操作也可通過如圖2b中所示，以霍爾組件560配合電阻544、546等電路來對風(fēng)扇馬達的線圈570進行驅(qū)動。
然而，上述公知的風(fēng)扇控制系統(tǒng)具有許多缺點。以下分別敘述這些問題。
首先，公知的風(fēng)扇控制系統(tǒng)中，欲改變風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速時，若不以外部方式，例如上述之外部PWM信號等方式來進行，也就是說針對一固定的輸入電壓而言，唯一的方法是改變風(fēng)扇馬達的線圈繞阻。換句話說，在一固定的風(fēng)扇馬達線圈繞阻之中，具有類似如圖3所示的轉(zhuǎn)速與操作電壓的關(guān)系，例如對于圖3中轉(zhuǎn)速與操作電壓的關(guān)系函數(shù)F而言，若有一輸入電壓Vo，則可對應(yīng)至關(guān)系函數(shù)F的特性線上的A點，而可得到其所對應(yīng)的第一轉(zhuǎn)速值Wo。如此，對于相同的輸入電壓，若欲使風(fēng)扇具有多段的不同轉(zhuǎn)速，則必須設(shè)計同樣數(shù)量的多個不同特性的線圈繞阻；如此對于風(fēng)扇的尺寸與生產(chǎn)成本均有不利的影響。
其次，如上述圖1a與圖1b所示的兩個公知例，使用三角波與比較器520的方式來產(chǎn)生脈沖調(diào)制信號，而控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的方式中，不管圖1a所使用的0～5V外部直流電壓輸入比較器520，或是圖1b使用的熱敏電阻530改變電壓輸入比較器520，兩者皆使用硬件電路組件，可更換性不大，且三角波與其產(chǎn)生的PWM信號可能會產(chǎn)生較大的誤差，而造成轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定的現(xiàn)象。
另外，如圖1c所示的公知風(fēng)扇控制系統(tǒng)，以外部PWM信號輸入而經(jīng)由電路組件，如電阻542等，轉(zhuǎn)換而得到內(nèi)部PWM信號的方式中，由于內(nèi)部PWM信號會受限于外部PWM信號的頻率及功率周期，因此在外部PWM信號頻率低時，振動會隨的增加，而影響風(fēng)扇500的壽命；在外部PWM信號頻率高時，電路反應(yīng)速度可能會不夠快，而造成產(chǎn)生轉(zhuǎn)速不穩(wěn)的問題，且在轉(zhuǎn)換過程中可能使得PWM信號頻率落于人類聽覺音頻的范圍內(nèi)，而造成馬達切換的噪音。
另外，如圖2a與圖2b所示進行風(fēng)扇馬達轉(zhuǎn)子位置控制的公知風(fēng)扇控制系統(tǒng)中，不論如圖2a所示使用風(fēng)扇驅(qū)動IC 510，或是如圖2b所示使用霍爾組件560配合電路設(shè)計，甚或采用其它磁場感應(yīng)組件或方式，其電路組件皆為硬件組件，可更換性不大，且同樣具有固定特性的問題。
另外，如圖3所示，假設(shè)風(fēng)扇馬達本身具有轉(zhuǎn)速與操作電壓的關(guān)系函數(shù)F，且該關(guān)系函數(shù)F為一線性函數(shù)。此時，風(fēng)扇馬達本身所可承受的最大轉(zhuǎn)速Wmax可對應(yīng)至F線上的B點，而反推得到一最大電壓值Vmax；若超過此最大電壓值，則轉(zhuǎn)速過高，會使風(fēng)扇馬達因過熱等因素而損毀；因此，輸入電壓值被局限于此最大電壓值Vmax以下，例如市面上常見的風(fēng)扇馬達一般最高可到達60V。然而，有些風(fēng)扇系統(tǒng)提供的電源可能會超過此最大電壓值，此時必須利用截電壓等方式來將輸入電壓控制于B點以下的位置，才能避免風(fēng)扇馬達的損壞。這種做法不僅增加制造成本與時間，且截電壓等方式并不能提供穩(wěn)定的電壓，使得風(fēng)扇馬達仍有損壞的可能性。
另外，上述各公知風(fēng)扇控制系統(tǒng)中，若要加上檢測轉(zhuǎn)速與報警的功能，以在轉(zhuǎn)速過高時報警或中斷風(fēng)扇操作，必須另外加上電路組件，增加制造成本，且使得風(fēng)扇控制系統(tǒng)的電路體積更為增加，造成不便。
有鑒于此，本發(fā)明的目的即在于提出一種使用微處理單元的風(fēng)扇控制系統(tǒng)，可適用于風(fēng)扇馬達之中，以解決上述公知風(fēng)扇控制系統(tǒng)的各種問題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一構(gòu)想，該風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，內(nèi)置于一風(fēng)扇內(nèi)，其包括一可編程的微處理單元，用以接收一輸入信號，根據(jù)該輸入信號決定一輸出信號，并將該輸出信號輸出；以及一風(fēng)扇驅(qū)動單元，用以接收該輸出信號，并根據(jù)該輸出信號決定該風(fēng)扇馬達的轉(zhuǎn)速，以驅(qū)動該風(fēng)扇馬達，其中該轉(zhuǎn)速與該輸入信號為多段函數(shù)關(guān)系。
其中，該輸入信號為一可變電壓信號、操作溫度、環(huán)境溫度、方波信號的工作周期或頻率、外部脈寬調(diào)制信號或檢測風(fēng)扇實際轉(zhuǎn)速所得的轉(zhuǎn)速信號。
此外，該微處理單元更接收另一輸入信號以控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。該另一輸入信號為一可變電壓信號、操作溫度、環(huán)境溫度、方波信號的工作周期或頻率、外部脈寬調(diào)制信號或檢測風(fēng)扇實際轉(zhuǎn)速所得的轉(zhuǎn)速信號。
其中，該輸出信號為一脈寬調(diào)制信號。
該風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置還包括一感磁組件或一霍爾組件，用以檢測驅(qū)動風(fēng)扇的馬達的相位變化，以輸出該輸入信號至該微處理單元。
較佳地，該微處理單元于判斷該轉(zhuǎn)速不同于已先儲存于該微處理單元的程序內(nèi)的一默認值時，輸出一報警信號。
較佳地，當(dāng)該轉(zhuǎn)速小于預(yù)定轉(zhuǎn)速時，該轉(zhuǎn)速與該輸入信號為一第一函數(shù)關(guān)系，而當(dāng)該轉(zhuǎn)速大于該預(yù)定轉(zhuǎn)速時，該轉(zhuǎn)速與該輸入信號為一第二函數(shù)關(guān)系。
其中，該第一函數(shù)與該第二函數(shù)可以為不同的線性數(shù)學(xué)函數(shù)。例如，該第二函數(shù)的斜率大于該第一函數(shù)的斜率。
或者，該第一函數(shù)與該第二函數(shù)為不連續(xù)或離散的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系。
又或者，該轉(zhuǎn)速與該輸入信號為多段曲線函數(shù)關(guān)系。
再或者，該轉(zhuǎn)速與該輸入信號為多段不同線性函數(shù)關(guān)系。
另或者，該轉(zhuǎn)速與該輸入信號呈等比例變化關(guān)系。
根據(jù)本發(fā)明的第二構(gòu)想，該風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，內(nèi)置于一風(fēng)扇內(nèi)，其包括一驅(qū)動風(fēng)扇的微處理單元，用以接收一輸入信號，根據(jù)該輸入信號決定一輸出信號，并依該輸出信號調(diào)整風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，其中該轉(zhuǎn)速與該輸入信號為多段函數(shù)關(guān)系。
根據(jù)本發(fā)明的第三構(gòu)想，該風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置包括一驅(qū)動風(fēng)扇的微處理單元，用以接收一輸入信號，根據(jù)該輸入信號決定一輸出信號，并依該輸出信號調(diào)整風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，其中該轉(zhuǎn)速與該輸入信號為曲線函數(shù)關(guān)系。
根據(jù)本發(fā)明的第四構(gòu)想，該風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置包括一驅(qū)動風(fēng)扇的微處理單元，用以接收一輸入信號，根據(jù)該輸入信號決定一輸出信號，并依該輸出信號調(diào)整風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，其中該轉(zhuǎn)速與該輸入信號為不連續(xù)的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系。
根據(jù)本發(fā)明的第五構(gòu)想，該風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置包括一驅(qū)動風(fēng)扇的微處理單元，用以接收一第一輸入信號和一第二輸入信號，根據(jù)該第一和第二輸入信號決定一輸出信號，并依該輸出信號調(diào)整風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。其中，該第一和第二輸入信號分別為一可變電壓信號、操作溫度、環(huán)境溫度、方波信號的工作周期或頻率、外部脈寬調(diào)制信號或檢測風(fēng)扇實際轉(zhuǎn)速所得的轉(zhuǎn)速信號。
較佳地，該轉(zhuǎn)速與該第一和第二輸入信號為多段數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系。
或者，該轉(zhuǎn)速與該第一輸入信號的函數(shù)關(guān)系隨著該第二輸入信號的變化成等比例改變，或是該轉(zhuǎn)速與該第一輸入信號和該第二輸入信號的結(jié)合呈多式函數(shù)關(guān)系。
根據(jù)本發(fā)明的第六構(gòu)想，該風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置包括一可編程的微處理單元，用以接收一輸入信號，根據(jù)該輸入信號決定一輸出信號，并將該輸出信號輸出；以及一風(fēng)扇驅(qū)動單元，用以接收該輸出信號，并根據(jù)該輸出信號決定該風(fēng)扇馬達的轉(zhuǎn)速，以驅(qū)動該風(fēng)扇馬達，其中該轉(zhuǎn)速與該輸入信號為曲線函數(shù)關(guān)系。
根據(jù)本發(fā)明的第七構(gòu)想，該風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置包括一可編程的微處理單元，用以接收一輸入信號，根據(jù)該輸入信號決定一輸出信號，并將該輸出信號輸出；以及一風(fēng)扇驅(qū)動單元，用以接收該輸出信號，并根據(jù)該輸出信號決定該風(fēng)扇馬達的轉(zhuǎn)速，以驅(qū)動該風(fēng)扇馬達，其中該轉(zhuǎn)速與該輸入信號為不連續(xù)的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系。
根據(jù)本發(fā)明的第八構(gòu)想，該風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置包括一可編程的微處理單元，用以接收一第一輸入信號和一第二輸入信號，根據(jù)該第一和第二輸入信號決定一輸出信號；以及一風(fēng)扇驅(qū)動單元，用以接收該輸出信號，并根據(jù)該輸出信號調(diào)整該風(fēng)扇馬達的轉(zhuǎn)速。
本發(fā)明得通過下列附圖及實施例的詳細說明，得以更深入地了解。


圖1a是表示公知風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)中以外部可變直流電壓信號控制的示意圖。
圖1b是表示公知風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)中以熱敏電阻的可變電壓信號控制的示意圖。
圖1c是表示公知風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)中以外部脈沖調(diào)制信號控制的示意圖。
圖2a是表示公知風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)中以風(fēng)扇驅(qū)動IC驅(qū)動風(fēng)扇馬達的示意圖。
圖2b是表示公知風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)中以霍爾組件電路驅(qū)動風(fēng)扇馬達的示意圖。
圖3是表示公知風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速與操作電壓的關(guān)系圖。
圖4是表示本發(fā)明第一實施例的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置的示意圖。
圖5a是表示本發(fā)明第二實施例的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置的示意圖。
圖5b是表示本發(fā)明第三實施例的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置的示意圖。
圖5c是表示本發(fā)明第四實施例的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置的示意圖。
圖6是表示本發(fā)明第五實施例的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置的示意圖。
圖7是表示本發(fā)明第六實施例的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置的示意圖。
圖8是表示本發(fā)明的微處理單元判斷轉(zhuǎn)速流程圖。
圖9是表示本發(fā)明使用微處理單元的第一種風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方法中轉(zhuǎn)速與操作電壓的關(guān)系圖。
圖10是表示本發(fā)明使用微處理單元的第二種風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方法中轉(zhuǎn)速與操作電壓的關(guān)系圖。
圖11是表示本發(fā)明使用微處理單元的第三種風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方法中轉(zhuǎn)速與溫度的關(guān)系圖。
圖12是表示本發(fā)明使用微處理單元的第四種風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方法中轉(zhuǎn)速與輸入信號頻率的關(guān)系圖。
圖13是表示本發(fā)明使用微處理單元的第五種風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方法中轉(zhuǎn)速、溫度與脈沖調(diào)制信號的關(guān)系圖。
主要組件符號說明100～風(fēng)扇 110～風(fēng)扇驅(qū)動電路120～微處理單元 140～熱敏電阻(NTC)150～電阻 160～霍爾(Hall)組件170～馬達線圈 190～開關(guān)500～風(fēng)扇 510～風(fēng)扇驅(qū)動電路520～比較器 530～熱敏電阻(NTC)540、542、544、546～電阻550～電感560～霍爾(Hall)組件 570～馬達線圈590～開關(guān) PWM～脈沖調(diào)制信號Vcc～操作電壓 Wmax～最大轉(zhuǎn)速值Wo～第一轉(zhuǎn)速值 Vmax～第一最大電壓值Vmax’～第二最大電壓值 Vo～輸入電壓具體實施方式
本發(fā)明的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，使用微處理單元(Micro controller)來取代公知技術(shù)中的各電路組件；由于微處理單元具有可編程的特性，易于修改其功能，且體積較小，同時具有可接收轉(zhuǎn)換數(shù)字/模擬(A/D)信號的功能，因此可達到解決公知技術(shù)等各問題的目的。以下對本發(fā)明的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置的各個實施例分別加以說明。
請參照圖4，說明本發(fā)明一實施例的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置。本發(fā)明中，相同于公知裝置的部分為風(fēng)扇100同樣接收一操作電壓Vcc且風(fēng)扇馬達的驅(qū)動同樣利用一風(fēng)扇驅(qū)動單元，例如圖4中的風(fēng)扇驅(qū)動電路110。而不同于公知技術(shù)的部分在本發(fā)明采用一微處理單元120取代公知技術(shù)中的各電路組件。此一微處理單元120為可編程，內(nèi)置于風(fēng)扇內(nèi)，其內(nèi)部可儲存有相當(dāng)于電路組件轉(zhuǎn)換功能的程序。一般而言，只需提供一電壓(未示出)給微處理單元120即可進行操作。同時，微處理單元120用以接收一輸入信號。此一輸入信號可為各種形式，例如電壓、PWM信號、或是轉(zhuǎn)速信號等，依不同的功能需求而有不同的程序設(shè)計。
如圖4所示，微處理單元120在接收輸入信號之后，根據(jù)該輸入信號來決定一輸出信號，例如一脈沖調(diào)制信號，并將PWM信號經(jīng)由開關(guān)190輸出至風(fēng)扇驅(qū)動電路110，使得風(fēng)扇驅(qū)動電路110可根據(jù)PWM信號決定風(fēng)扇馬達的轉(zhuǎn)速，以驅(qū)動該風(fēng)扇馬達的線圈磁場而控制轉(zhuǎn)速。
上述實施例中，該輸入信號可以依不同的功能需求而有各種不同的變化。舉例而言，參考公知技術(shù)中圖1a、圖1b與圖1c所使用的電路，而運用本發(fā)明的微處理單元技術(shù)，可得到如圖5a、圖5b以及圖5c的三個實施例，以下分別說明。
圖5a的實施例對照于圖1a，其中風(fēng)扇100同樣接收一操作電壓Vcc，然而本實施例使用微處理單元120取代公知技術(shù)中的比較器520來產(chǎn)生PWM信號。如圖5a所示，微處理單元120接收外部可變的0～5V直流電壓信號輸入，并經(jīng)由微處理單元120本身的A/D轉(zhuǎn)換，而根據(jù)該可變直流電壓，直接通過程序進行計算后決定所產(chǎn)生的PWM信號，通過開關(guān)190輸出至風(fēng)扇驅(qū)動電路110，以決定該風(fēng)扇馬達的轉(zhuǎn)速。如此，公知的三角波輸入裝置可以省略，且微處理單元120的程控也較公知的三角波比較結(jié)果更為精確。
同樣地，圖5b的另一實施例對照于圖1b.其中風(fēng)扇100接收一操作電壓Vcc，且本實施例同樣使用微處理單元120取代公知技術(shù)中的比較器520，來產(chǎn)生PWM信號。如圖5b所示，微處理單元120接收由操作電壓Vcc經(jīng)由一熱敏電阻140與固定的電阻150的分壓操作而產(chǎn)生的可變電壓信號輸入，并經(jīng)由微處理單元120本身的A/D轉(zhuǎn)換，而根據(jù)該可變電壓，直接通過程序進行計算后決定所產(chǎn)生的PWM信號，通過開關(guān)190輸出至風(fēng)扇驅(qū)動電路110，以決定該風(fēng)扇馬達的轉(zhuǎn)速。
另外，本發(fā)明控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速時，輸入的信號也可不為電壓信號形式，而如圖5c的另一實施例所示，對照于公知技術(shù)的圖1c，本實施例同樣以外部PWM信號輸入而控制風(fēng)扇100。圖5c中，風(fēng)扇100同樣接收一操作電壓Vcc；然而，外部PWM信號輸入經(jīng)由微處理單元120，而經(jīng)由調(diào)制等轉(zhuǎn)換過程，轉(zhuǎn)換為一內(nèi)部PWM信號，通過開關(guān)190輸出至風(fēng)扇驅(qū)動電路110，以決定該風(fēng)扇馬達的轉(zhuǎn)速。如此，微處理單元120的程控較公知的電阻等組件轉(zhuǎn)換結(jié)果更為精確。
另外，相較于公知技術(shù)中圖2a與圖2b等利用風(fēng)扇馬達轉(zhuǎn)子位置控制等方法，以達到例如慢速啟動(軟啟動)或是特殊的轉(zhuǎn)速變化與檢測等操作，本發(fā)明同樣可采用微處理單元直接取代公知的風(fēng)扇驅(qū)動電路。例如，圖6是表示本發(fā)明另一實施例的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置示意圖。其中，風(fēng)扇100同樣接收一操作電壓Vcc；然而，本實施例采用一風(fēng)扇驅(qū)動微處理單元120來取代公知的風(fēng)扇驅(qū)動IC(風(fēng)扇驅(qū)動電路)510，而控制風(fēng)扇馬達的線圈170，配合磁場感應(yīng)組件，例如霍爾組件160，來控制風(fēng)扇馬達轉(zhuǎn)子的位置，以輸出一輸入信號至微處理單元120，而進行慢速啟動(軟啟動)或是特殊的轉(zhuǎn)速變化與檢測等操作。如此，本實施例所使用的微處理單元120，可具有風(fēng)扇驅(qū)動單元的功能，同時也可如前述實施例，另外接收其它之外部信號，例如可變電壓、外部PWM信號等，如此可更減少風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置的組件數(shù)目，而使得一片具有多個程序的微處理單元120進行大部分的控制操作。
另外，本發(fā)明所使用的微處理單元更可做為風(fēng)扇馬達的轉(zhuǎn)速檢測，而使用反饋控制的方式來使得轉(zhuǎn)速更加穩(wěn)定。如圖7所示，本發(fā)明的另一實施例中，微處理單元120所接收的輸入信號可為由風(fēng)扇馬達的轉(zhuǎn)速所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速信號，而由轉(zhuǎn)速信號加以計算比較后，決定輸出至風(fēng)扇驅(qū)動電路110的PWM信號。另外，也可在微處理單元120的程序中設(shè)定一默認值(即前述的第二轉(zhuǎn)速值)，在實際轉(zhuǎn)速不等于默認值時，發(fā)出報警信號，以避免風(fēng)扇轉(zhuǎn)速過高或過低。
上述實施例中，轉(zhuǎn)速的檢測與控制可如圖8的流程所示。首先，微處理單元120檢測風(fēng)扇馬達的實際轉(zhuǎn)速(步驟S10)；此時，微處理單元120接收到轉(zhuǎn)速信號之后，判斷轉(zhuǎn)速是否已收斂至對應(yīng)于輸入信號所決定的預(yù)定轉(zhuǎn)速(步驟S20)。若轉(zhuǎn)速并未收斂時，則再判斷轉(zhuǎn)速是否已在最小轉(zhuǎn)速或是最大轉(zhuǎn)速(步驟S30)；若是，則可能為風(fēng)扇馬達或是風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置出現(xiàn)狀況而無法定速，輸出報警信號(步驟S40)；若并未在最大或最小轉(zhuǎn)速，則進行轉(zhuǎn)速的調(diào)整(步驟S50)。如此周而復(fù)始的調(diào)整操作，由于使用微處理單元可編程控制，因此其精確度高，且反應(yīng)時間與穩(wěn)定性均較公知技術(shù)更為增進。
另外，上述各實施例的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，其風(fēng)扇馬達具有一最大轉(zhuǎn)速值，換句話說，風(fēng)扇馬達可在不大于一最大轉(zhuǎn)速值的轉(zhuǎn)速時正常運作。此時，相較于如圖3所示的公知風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置的轉(zhuǎn)速與輸入電壓的對應(yīng)函數(shù)關(guān)系F，本發(fā)明可采用如圖9所示的一實施例，將微處理單元120編程，而使得微處理單元120在轉(zhuǎn)速小于第一轉(zhuǎn)速值Wo時，轉(zhuǎn)速與輸入電壓的關(guān)系成一第一函數(shù)F1的關(guān)系；且在轉(zhuǎn)速大于第一轉(zhuǎn)速值Wo時，轉(zhuǎn)速與輸入電壓成一第二函數(shù)F2的關(guān)系。圖9中，第一函數(shù)F1與第二函數(shù)F2皆為線性函數(shù)；然而，轉(zhuǎn)速與輸入電壓的關(guān)系并不一定需要為線性函數(shù)。本發(fā)明為能提升風(fēng)扇馬達承受電壓的最大值，對應(yīng)于第一函數(shù)F1而得到最大轉(zhuǎn)速值Wmax的第一最大電壓值Vmax小于對應(yīng)于第二函數(shù)F2而得到最大轉(zhuǎn)速值Wmax的第二最大電壓值Vmax’。換句話說，本實施例在A點的轉(zhuǎn)速Wo的上，將原先的第一函數(shù)F1的特性以程序轉(zhuǎn)換為第二函數(shù)F2，而得到一個新的轉(zhuǎn)速判斷法則，來決定轉(zhuǎn)速反饋控制時的更新轉(zhuǎn)速值，且第二函數(shù)F2對應(yīng)于輸入電壓的斜率小于第一函數(shù)F1對應(yīng)于輸入電壓的斜率。如此，在最大轉(zhuǎn)速值Wmax時，對應(yīng)點由原先的B點移動至C點，使得最大輸入電壓可增加，例如由公知常見的60V增加至80V，甚至90V以上。
除了上述的第二函數(shù)F2的斜率小于第一函數(shù)F1的斜率的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方式外，本發(fā)明的微處理單元亦可應(yīng)用于其它風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方式。例如，如圖10所示，轉(zhuǎn)速W與輸入信號或電壓為多段線性數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系，其中第一函數(shù)F1的斜率小于該第二函數(shù)F2的斜率?；蛘?，轉(zhuǎn)速W與輸入信號或電壓為多段但不連續(xù)或離散數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系，如圖11所示，其中不連續(xù)的轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)換點可因輸入信號的變化方向(如上升或下降)而不同，因而形成一緩沖區(qū)。例如，當(dāng)溫度上升至超過第一溫度T0時，轉(zhuǎn)速會快速由W0轉(zhuǎn)換成W1。然而，當(dāng)溫度下降至低于第一溫度T0的T0′時，轉(zhuǎn)速才會回復(fù)至原來的轉(zhuǎn)速W0，其它溫度變化的控制方式，以此類推。
此外，除了上述的轉(zhuǎn)速W與輸入信號為多段線性數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系外，亦可利用微處理單元改為非線性數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系。如圖12所示，轉(zhuǎn)速W與輸入信號為多段曲線數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系。本中請的微處理單元根據(jù)函數(shù)運算或查表，依輸入信號的頻率(F)變化來控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。因此，轉(zhuǎn)速與輸入信號的頻率關(guān)系可由一曲線函數(shù)f1變成另一曲線函數(shù)f2關(guān)系。
最后，請參閱圖13，其為本發(fā)明利用微處理單元的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方法的第五個實施例。此圖可表示風(fēng)扇轉(zhuǎn)速可同時由兩個或以上的輸入信號所控制，例如，第一輸入信號為操作溫度，而第二輸入信號為脈沖調(diào)制信號。轉(zhuǎn)速與溫度的變化與脈沖調(diào)制信號的工作周期(duty cycle)變化成等比例變化，當(dāng)工作周期為0％時，風(fēng)扇馬達轉(zhuǎn)速維持在一固定轉(zhuǎn)速W0，當(dāng)工作周期為50％時，風(fēng)扇馬達轉(zhuǎn)速變成另一固定轉(zhuǎn)速W1。然而，當(dāng)溫度高于T1時，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速會逐漸增加，直到溫度上升至T2。當(dāng)溫度高于T2時，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速會維持在另一固定轉(zhuǎn)速W1′。除此之外，該轉(zhuǎn)速與該第一輸入信號和該第二輸入信號的結(jié)合亦可呈多式函數(shù)關(guān)系。
當(dāng)然，圖9至13的橫坐標可以代表輸入電壓、方波信號的工作周期或頻率、操作溫度或周圍溫度等，但并不限于這些。圖9至13所示的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制方式可以應(yīng)用于本發(fā)明的圖4至7所示的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置的所有實施例。
應(yīng)注意的是，因本發(fā)明的微處理單元120內(nèi)置于風(fēng)扇馬達內(nèi)且為可編程，且可允許于一種以上的程序存入于其內(nèi)，通過本發(fā)明的使用微處理單元的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，上述的轉(zhuǎn)速判斷法則或函數(shù)關(guān)系可同時運用于上述的本發(fā)明任一實施例之中，可提供及增加風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置的靈活運用度及多種選擇，而不需要額外或復(fù)雜的電路組件。另外，本發(fā)明所提出的圖式與實施例并非用以限定本發(fā)明，在此特予說明。
所以，本申請可由熟悉本技藝的技術(shù)人員進行修改，然皆不脫離如權(quán)利要求書所限定的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，內(nèi)置于一風(fēng)扇內(nèi)，其包括一可編程的微處理單元，用以接收一輸入信號，根據(jù)該輸入信號決定一輸出信號，并將該輸出信號輸出；以及一風(fēng)扇驅(qū)動單元，用以接收該輸出信號，并根據(jù)該輸出信號決定該風(fēng)扇馬達的轉(zhuǎn)速，以驅(qū)動該風(fēng)扇馬達，其中該轉(zhuǎn)速與該輸入信號為多段函數(shù)關(guān)系。
2.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，其中該微處理單元更接收另一輸入信號以控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。
3.如權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，其中該輸入信號和該另一輸入信號分別為一可變電壓信號、操作溫度、環(huán)境溫度、方波信號的工作周期或頻率、外部脈寬調(diào)制信號或檢測風(fēng)扇實際轉(zhuǎn)速所得的轉(zhuǎn)速信號。
4.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，其中該輸出信號為一脈寬調(diào)制信號。
5.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，其還包括一感磁組件或一霍爾組件，用以檢測驅(qū)動風(fēng)扇的馬達的相位變化，以輸出該輸入信號至該微處理單元。
6.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，其中該微處理單元于判斷該轉(zhuǎn)速不同于已先儲存于該微處理單元的程序內(nèi)的一默認值時，輸出一報警信號。
7.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，其中當(dāng)該轉(zhuǎn)速小于預(yù)定轉(zhuǎn)速時，該轉(zhuǎn)速與該輸入信號為一第一函數(shù)關(guān)系，而當(dāng)該轉(zhuǎn)速大于該預(yù)定轉(zhuǎn)速時，該轉(zhuǎn)速與該輸入信號為一第二函數(shù)關(guān)系。
8.如權(quán)利要求7所述的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，其中該第一函數(shù)與該第二函數(shù)為不同的線性數(shù)學(xué)函數(shù)。
9.如權(quán)利要求8所述的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，其中該第二函數(shù)的斜率大于該第一函數(shù)的斜率。
10.如權(quán)利要求7所述的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，其中該第一函數(shù)與該第二函數(shù)為不連續(xù)或離散的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系。
11.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，其中該轉(zhuǎn)速與該輸入信號為多段曲線函數(shù)關(guān)系、多段不同線性函數(shù)關(guān)系或呈等比例變化關(guān)系。
12.一風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，內(nèi)置于一風(fēng)扇內(nèi)，其包括一驅(qū)動風(fēng)扇的微處理單元，用以接收一輸入信號，根據(jù)該輸入信號決定一輸出信號，并依該輸出信號調(diào)整風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，其中該轉(zhuǎn)速與該輸入信號為多段函數(shù)關(guān)系。
13.如權(quán)利要求12所述的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，其中該微處理單元更接收另一輸入信號以控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。
14.如權(quán)利要求12或13所述的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，其中該輸入信號和該另一輸入信號分別為一可變電壓信號、操作溫度、環(huán)境溫度、方波信號的工作周期或頻率、或是外部脈寬調(diào)制信號或檢測風(fēng)扇實際轉(zhuǎn)速所得的轉(zhuǎn)速信號。
15.如權(quán)利要求12所述的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，其中該輸出信號為一脈寬調(diào)制信號。
16.如權(quán)利要求12所述的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，其還包括一感磁組件或一霍爾組件，用以檢測驅(qū)動風(fēng)扇的馬達的相位變化，以輸出該輸入信號至該微處理單元。
17.如權(quán)利要求12所述的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，其中該微處理單元于判斷該轉(zhuǎn)速不同于已先儲存于該微處理單元的程序內(nèi)的一默認值時，輸出一報警信號。
18.如權(quán)利要求12所述的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，其中當(dāng)該轉(zhuǎn)速小于預(yù)定轉(zhuǎn)速時，該轉(zhuǎn)速與該輸入信號為一第一函數(shù)關(guān)系，而當(dāng)該轉(zhuǎn)速大于該預(yù)定轉(zhuǎn)速時，該轉(zhuǎn)速與該輸入信號為一第二函數(shù)關(guān)系。
19.如權(quán)利要求18所述的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，其中該第一函數(shù)與該第二函數(shù)為不同的線性數(shù)學(xué)函數(shù)或為不連續(xù)或離散的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系。
20.如權(quán)利要求18所述的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，其中該第二函數(shù)的斜率大于該第一函數(shù)的斜率。
21.如權(quán)利要求12所述的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，其中該轉(zhuǎn)速與該輸入信號為多段曲線函數(shù)關(guān)系、多段不同線性函數(shù)關(guān)系或呈等比例變化關(guān)系。
22.一種風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，其包括一驅(qū)動風(fēng)扇的微處理單元，用以接收一第一輸入信號和一第二輸入信號，根據(jù)該第一和第二輸入信號決定一輸出信號，并依該輸出信號調(diào)整風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。
23.一種風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，其包括一可編程的微處理單元，用以接收一第一輸入信號和一第二輸入信號，根據(jù)該第一和第二輸入信號決定一輸出信號；以及一風(fēng)扇驅(qū)動單元，用以接收該輸出信號，并根據(jù)該輸出信號調(diào)整該風(fēng)扇馬達的轉(zhuǎn)速。
24.如權(quán)利要求22或23所述的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，其中該第一和第二輸入信號分別為一可變電壓信號、操作溫度、環(huán)境溫度、方波信號的工作周期或頻率、外部脈寬調(diào)制信號或檢測風(fēng)扇實際轉(zhuǎn)速所得的轉(zhuǎn)速信號。
25.如權(quán)利要求22或23所述的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，其中該轉(zhuǎn)速與該第一和第二輸入信號為多段數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系。
26.如權(quán)利要求22或23所述的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，其中該轉(zhuǎn)速與該第一輸入信號的函數(shù)關(guān)隨著該第二輸入信號的變化成等比例改變。
27.如權(quán)利要求22或23所述的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，其中該轉(zhuǎn)速與該第一輸入信號和該第二輸入信號的結(jié)合呈多式函數(shù)關(guān)系。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種使用微處理單元的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置，內(nèi)置于一風(fēng)扇馬達內(nèi)，該風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置的特征在于一可編程的微處理單元，用以接收風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制裝置的輸入信號以及由檢測風(fēng)扇實際轉(zhuǎn)速而得到的一轉(zhuǎn)速信號，且根據(jù)輸入信號以及轉(zhuǎn)速信號經(jīng)由一轉(zhuǎn)速判斷法則而決定一輸出信號并傳送給風(fēng)扇，而調(diào)整其轉(zhuǎn)速，以驅(qū)動風(fēng)扇。其中該轉(zhuǎn)速與輸入信號具有多段的函數(shù)關(guān)系。
文檔編號H02P7/29GK1721704SQ20051006593
公開日2006年1月18日 申請日期2005年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月12日
發(fā)明者馬文川, 郭柏村, 蔡明熹, 黃文喜 申請人:臺達電子工業(yè)股份有限公司